Dioda tunelowa działa, tworząc obszar o ujemnej rezystancji dla elektronów przenikających przez barierę potencjału złącza półprzewodnikowego. Mechanizm diody tunelowej oparty jest na zasadzie tunelowania kwantowo-mechanicznego, gdzie "tunele" cząsteczek przechodzą przez barierę, której nie może przecinać.
Dioda to półprzewodnikowe urządzenie elektroniczne, które umożliwia przepływ energii elektrycznej tylko w jednym kierunku. Typowy rodzaj diody nazywany jest diodą p-n, która składa się z dwóch końcówek: substancji typu p zwanej "anodą" i substancji typu n zwanej "katodą". Inne typy diod to dioda Zenera, dioda Schottky'ego, dioda laserowa, dioda tunelowa i dioda emitująca światło, lub dioda LED.
Dioda tunelowa, nazywana również diodą Esaki, została nazwana po swoim odkrywcy, Leo Esaki. W 1958 roku Esaki badał efekty dopingu germańskich połączeń dla tranzystorów bipolarnych. W elektronice domieszkowanie jest procesem dodawania zanieczyszczeń do półprzewodników w celu regulacji oporności elektrycznej. Esaki odkrył, że poprzez dodanie dużej ilości zanieczyszczeń na normalnej diodzie łączącej tworzy się ujemny region oporności, co prowadzi do zmniejszenia obszaru wyczerpania. Zmniejszenie strefy zubożenia pozwala cząstkom, takim jak elektrony, przejść przez barierę łączącą. Diody tunelowe są ważnymi komponentami stosowanymi w różnych aplikacjach elektronicznych. Są szczególnie skuteczne jako wzmacniacze lub oscylatory.
